- •Лекции по электрическим машинам Тема: «Общие вопросы теории машин переменного тока»
- •§1. Синхронные машины.
- •§2. Асинхронные машины.
- •§3. Обмотки машин переменного тока.
- •§4. Электродвижущие силы обмоток машин переменного тока.
- •§4.3. Э.Д.С. Витка.
- •§5. Намагничивающие силы обмоток переменного тока.
- •Тема: «Асинхронные машины. Основы теории асинхронных машин при неподвижном роторе»
- •§1. Принцип действия асинхронной машины.
- •§2. Двигатели асинхронные 3хфазные единой серии 4а.
- •§3. Асинхронная машина пи заторможенном роторе.
- •Тема: «Основы теории асинхронных машин при вращающемся роторе»
- •§1. Ориентировочные замечания.
- •§2. Основные явления, происходящие в асинхронной машине при вращении.
- •§3. Уравнение э.Д.С. Ротора и ток ротора i2.
- •§4. Частота вращения намагничивающей силы ротора.
- •§5. Уравнение намагничивающих сил асинхронной машины при её вращении.
- •§6. Схема замещения ротора асинхронной машины.
- •§7. Векторная диаграмма асинхронного двигателя.
- •§8. Схема замещения асинхронного двигателя.
- •§9. Потери и к.П.Д. Асинхронного двигателя.
- •Тема: «Синхронные машины. Работа под нагрузкой».
- •§1. Основные понятия и устройство синхронной машины.
- •§2. Принцип действия синхронной машины.
- •§3. Работа синхронного генератора при холостом ходе.
- •§4. Работа синхронного генератора под нагрузкой (на примере явнополюсной машины).
- •Тема: «Параллельная работа синхронных машин»
- •§1. Предварительные замечания.
- •§2. Условия параллельного включения синхронных генераторов по способу точной синхронизации.
- •§3. Включение синхронных генераторов по методу самосинхронизации.
- •Тема: «Характеристики синхронных генераторов».
- •§1. Система относительных единиц.
- •§2. Характеристика холостого хода.
- •§3. Характеристика короткого замыкания.
- •§4. Опытное определение xd.
- •§5. Опытное определение реактивного треугольника.
- •§6. Нагрузочная характеристика.
- •§7. Опытное определение индуктивного сопротивления рассеяния хδ.
- •§8. Внешняя характеристика.
- •§9. Регулировочная характеристика.
- •§10. Отношение короткого замыкания.
- •Тема: «Физические основы рабочего процесса трансформатора»
- •§1. Принцип работы трансформатора.
- •§2. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов.
- •§3. Уравнение электродвижущих сил.
- •§4. Уравнение намагничивающих сил.
- •§5. Приведенный трансформатор.
- •§6. Переходные процессы в трансформаторах.
- •Тем а: «Рабочие свойства трансформаторов»
- •§1. Режим холостого хода.
- •§2. Опыт короткого замыкания.
- •§3. Изменение напряжения трансформатора.
- •§4. Включение трансформаторов на параллельную работу.
- •§5. Энергетическая диаграмма трансформатора.
- •Тема: «Коллекторная машина постоянного тока».
- •§1. Устройство и принцип действия.
- •§2. Энергетическая диаграмма.
- •§3. Основные электромагнитные соотношения машины постоянного тока.
- •§4. Общие сведения об обмотках машин постоянного тока (якорных обмотках).
- •§5. Простая петлевая обмотка.
- •§6. Простая волновая обмотка.
- •Тема: «Магнитная цепь машины постоянного тока».
- •Значение индукции в машинах постоянного тока.
- •Тема: «Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке».
- •§1. Реакция якоря.
- •§2. Влияние реакции якоря на магнитный поток машины.
- •Тема: «Коммутация в машинах постоянного тока».
- •§1. Причины, вызывающие искрение на коллекторе.
- •§2. Физическая сущность коммутации и ее влияние на работу машины.
- •§3. Способы улучшения коммутации.
- •Тема: «Генераторы постоянного тока и их характеристика».
- •§1. Характеристики генераторов.
- •Тема: «Генераторы постоянного тока. Классификация».
- •Тема: «Двигатели постоянного тока, их характеристики».
- •§1. Основные понятия.
- •§2. Пуск двигателя постоянного тока.
- •§3. Рабочие характеристики двигателя постоянного тока.
- •§4. Механические характеристики двигателей постоянного тока.
- •§5. Рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением.
Тема: «Основы теории асинхронных машин при вращающемся роторе»
§1. Ориентировочные замечания.
Асинхронную машину можно рассматривать как трансформатор не только при неподвижном роторе, но и при вращении последнего. В этом случае она представляет собою трансформатор обобщенного типа, т.е. такой в котором преобразовываются не только напряжения, токи и число фаз, но частота и род энергии. Написав уравнения э.д.с. асинхронной машины и решив их в отношении тока, мы получаем принципиально те же схемы замещения, что и для трансформатора. Условимся:
а) иметь в виду, как и раньше, только первые гармонические переменных величин, напряжений, токов и т.д.
б) рассматривать процессы в роторе, вращающемся с любой частотой, независимо от причины, приводящей ротор во вращение, с тем, чтобы анализ обобщить.
§2. Основные явления, происходящие в асинхронной машине при вращении.
Предположим, что статор асинхронной машины включен на сеть с напряжением U1и постоянной частотойf1. Основной поток Фmвращающийся с частотойn1= =const, создает в обмотке статора основную э.д.с. Е1. Кроме этого, в статоре имеются э.д.с. рассеяния Ėδ1=-jİ1x1и э.д.с. активного сопротивления Ėr1=-İ1r1, уравновешивающие совместно с э.д.с. Е1напряжениеU1.
Таким образом, в статоре асинхронной машины при вращении ротора имеются те же э.д.с., что и в машине с заторможенным ротором, соответственно чему уравнения э.д.с. пишутся в обоих случаях одинаково.
Ů1=-(Ė1+ Ėδ1+ Ėr1) или Ů1=-Ė1+İ1Z1
По условию ротор может вращаться и в том же направлении, что и поле, и в обратном. В первом случае частота вращения ротора n– положительна, во втором – отрицательна.
Рассмотрим, что происходит в роторе, считая, что цепь ротора пока разомкнута.
2.1. Частота э.д.с., индуцируемой в обмотке ротора.
При вращении ротора с частотой nв магнитном поле, вращающемся с частотойn1, все происходит как если бы ротор был неподвижен, а поток Фmвращался относительно него с частотой
n2 =n1–n
Следовательно, частота э.д.с., индуцируемой в обмотке ротора составляет
f2=
Разделим эту дробь на n1.
f2==,
где f1– частота питающей сети,S– скольжение.
Мы видим, что при заданной частоте сети частота э.д.с. в роторе изменяется прямо пропорционально скольжению. Для кратности f2 называют частотой скольжения.
2.2.Э.д.с. ротора.
коб = ку·кр,
где ку– коэффициент укорочения, кр– коэффициент распределения.
По общему правилу имеем
Е2S= 4,44f2ω2коб2Фm= 4,44f1Sω2коб2Фm=E2S
или если обмотка ротора приведена к обмотке статора, то
Е=E·S,
т.е. при заданном основном потоке Фmэ.д.с., индуцируемая в роторе при его вращении равна э.д.с. Е2при неподвижном роторе, умноженной на скольжение.
2.3. Сопротивление обмотки ротора.
Предположим, что ротор замкнут на некоторое добавочное сопротивление и условимся считать его активным, т.к. это ближе к эксплуатационным условиям работы асинхронной машины с контактными кольцами. Тогда активное сопротивление цепи ротора будет R2=r2+rд, гдеr2– активное сопротивление собственно обмотки ротора иrд– добавочное сопротивление, включенное в цепь ротора через контактные кольца.
Если не принимать во внимание явления вытеснения тока в проводниках обмотки ротора и изменения активного сопротивления обмотки в связи с изменением ее температуры, то можно считать, что
R2=r2+rд=const
или в приведенной машине
R=r+r=const
Индуктивное сопротивление рассеяния неподвижного ротора (при неподвижном роторе f1=f2)
x2=2πf1Lδ2,
где Lδ2– индуктивность, определяемая вторичным потоком рассеяния. Так как потоки рассеяния проходят, главным образом, по воздуху, тоLδ2=const.
Следовательно, индуктивное сопротивление ротора при вращении равно
x2S=2πf2Lδ2=x2=2πf1SLδ2=x2S
или в приведенной машине
x=x·S,
т.е. индуктивное сопротивление обмотки ротора при его вращении равно индуктивному сопротивлению неподвижного ротора, умноженному на скольжение.